All'interno delle celle a combustibile, batterie, e sistemi biologici, coppie di ioni nell'acqua possono influenzare le reazioni chimiche. Sapere di più su come l'acqua influenza queste reazioni potrebbe essere utile. I teorici hanno progettato un semplice, metodo elegante che spiega l'influenza. Il loro metodo mostra come l'acqua si muove intorno agli ioni e li fa avvicinare o rimanere separati.

L'accoppiamento ionico può essere un fattore importante nei processi chimici e biologici. L'unione di ioni implica movimenti complessi di reti costituite da molecole d'acqua. L'approccio del team offre approfondimenti sugli ioni e su come si accoppiano. I risultati consentiranno agli scienziati di prevedere, controllo, e accordare la struttura, funzione, e dinamica degli ioni e dei relativi processi.

L'associazione o dissociazione delle coppie ioniche nell'acqua è presente nelle reazioni chimiche nelle celle a combustibile, batterie, e cellule umane. Gli scienziati hanno faticato a capire come le molecole d'acqua che si raggruppano attorno agli ioni influenzino le reazioni. La sfida? I modelli computazionali tradizionali spesso contengono troppe informazioni per rivelare le caratteristiche desiderate. Un team di teorici ha progettato un semplice, metodo elegante che mostra come l'acqua si muove attorno a coppie di ioni e influenza se si avvicinano o restano separati. Per sviluppare la teoria delle coppie ioniche, il team ha esplorato la distanza tra gli ioni e il numero di molecole d'acqua attorno al singolo ione o alla coppia di ioni.

Applicando l'approccio, il team ha rivelato che la dissociazione ionica avviene in due fasi. Primo, c'è un aumento del numero di molecole d'acqua attorno a ogni ione. Secondo, gli ioni si allontanano. Affinché gli ioni si uniscano, le molecole d'acqua devono allontanarsi. Il movimento dell'acqua è fondamentale, passo limitante. La struttura del team si basa sulla teoria di Marcus, originariamente progettato per calcolare la velocità di trasferimento degli elettroni tra le molecole in soluzioni e successivamente esteso ad altre trasformazioni. Il metodo del team offre una migliore comprensione delle coppie di ioni che consentirà ai ricercatori di controllare e ottimizzare la struttura, funzione, e dinamica delle coppie ioniche in diversi sistemi, dalle interazioni delle proteine ​​con il DNA al movimento degli ioni nelle batterie.